2014年05月21日

【老戴说镜头】浅谈双摄镜头技术

  1.利用双摄像头产生立体视觉,获得影像的景深,利用景深信息进行背景虚化,物体分割,3D扫描,辅助对焦,动作识别等应用;

  2.利用左右两张不同的图片信息进行融合,以期望得到更高的分辨率,更好的色彩,动态范围等更好的图像质量或实现光学变焦这个功能。

  这两类双摄像头功能对于摄像头的硬件有着不同的要求,前者要求两个摄像头之间有更大的间距,这样能够得到更高的景深精度,因此前者的硬件希望两个摄像头间的距离比较远才好;而后者因需要两颗摄像头的图片叠加合成,所以在硬件设计的时候希望两个摄像头离得比较近,这样在两个图像融合的时候才不会因为相差产生更多的错误,目前市面上还是以第二大类最为常见。

  从公式中可以判断Z的距离中d和X的大小很关键,两个摄像头间的距离T很重要,减少T的距离不仅会减少能测量的最大距离而且会减少相对景深间精度。

  2.背景虚化:景深应用可以实现背景虚化功能,即在景深图的基础上将不同距离的物体进行虚化,模拟大光圈相机拍摄效果。

  3.AR增强和动作识别:主要是利用两个摄像头进行手势或者姿势的识别。目前在3D交互领域比较常见,市场上比较常见的就是leap motion 还有微软的 Kinect 都是类似的功能。在手机领域,亚马逊曾在fire phone上实现类似的功能。

  第二类功能都是通过将不同的图片中的不同的信息,合成到一张图片中,使合成之后的图片得到更好的效果,此类应用硬件设计中就会注意如何分别提供不同的信息。

  1.像素合成:主要是利用多张图片中在高频部分不同的内容生成一张清晰的图片,双摄可以通过两张照片中不同的信息进行最后的增强,这就要求硬件设计时希望两个摄像头离的比较近,这样在两个图像融合的时候才不会因为相差产生更多的错误。

  2.HDR拍摄:对两个Camera设置不同的曝光参数以得到不同曝光下的图像,进行HDR合成。

  3.夜拍效果改善:主要是利用两颗摄像头中一颗黑白摄像头在低光下响应较好,噪声较小的特性,使其夜拍的时候降低了噪点,最新发布的华为P9就是采用这种双摄系统;其双摄像头总进光量超iPhone6S 270%,这带来的就是夜拍效果的提升;拥有超大的进光量,改善低光下响应,降低了噪声,使得夜拍成了P9主打功能之一。

  4.双摄系统还有一个非常强大的功能,能够实现光学变焦功能:光学变焦(Optical Zoom)是数码相机通过改变光学镜片组结构来改变镜头焦距,从而实现变焦,但是镜片组结构复杂,整体尺寸无法安置于手机中。而传统手机镜头则是通过后端处理,把图片内的每个像素面积增大,从而达到放大的目的;即数码变焦(DigitalZoom),它在拍摄远处时,会造成图片像素变低。而采用“一大一小”双摄镜头,通过一颗近焦拍摄,一颗远焦拍摄,中间由两颗镜头共同拍摄;经过后端软件处理合成,能够实现类光学变焦功能,目前类光学变焦的双摄普遍能达到2X~3X变焦拍摄。

  ②、以等效焦距计算类光学变焦放大倍率,首先我们需要了解等效焦距的计算方法:

  从以上案例中,明显可以看出长焦镜头的TTL要大于常规镜头的TTL,由于长焦镜头高度的限制,导致双摄模组高度比常规单摄模组高,这对手机结构设计提出了更高的要求。

  如果采用如下图所示的潜望式的结构,通过一块镜面将入射光转90度角后射入lens,则能在不压缩镜头TTL(镜头TTL与焦距成正相关)的前提下,尽量减小模组的高度。

  双摄的算法是需要跟ISP配合的,两者是相辅相成的。作为主流平台供应商,高通/联发科都有自己的ISP,也都开发了自己的双摄算法。Sony,Samsung,OV也都在积极开发自己的双摄算法。其他供应商,如core photonics、ArcSoft、X-Chip及Apple收购的Linx也都有自己的双摄算法。

  双摄的Sensor,为解决两个Camera同步拍摄的问题,就需要Sensor有同步信号,目前Sony、Samsung、OV、格科微这几家能够提供同步信号的Sensor。

  目前能做双摄的模组厂有很多,但是真正具有量产经验的主要是舜宇、光宝这两家,华为的双摄机型主要是由舜宇和光宝来提供模组的。返回搜狐,查看更多